CN114075380A - 一种高强高抗冲pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强高抗冲PC/ABS合金材料及其制备方法：聚碳酸酯基光扩散材料的配方为以下组分（以重量含量计）：PC树脂60‑80份，ABS树脂20‑40份，相容剂2‑8份，阻燃剂5‑15份，聚酰亚胺纤维5‑30份，离型剂0.1‑1份。抗滴落剂0.1‑1份。与现有技术相比，本发明使用聚酰亚胺纤维作为增强体，制备的PC/ABS合金相比于利用无机纤维改性增强，其冲击强度更高，增强效果更强。同时利用锥形双螺杆进行熔融共混，可以有效保护纤维长度，使制备出的PC/ABS合金综合性能更佳。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料合金领域，具体涉及一种高强高抗冲PC/ABS合金料及其制备方法。
背景技术
自1963年美国的Borg-Warner Chemicals公司首次开发出PC/ABS合金后，德国、美国、日本等国也相继研制出了不同品种及牌号的PC/ABS合金。
一直以来，改性塑料材料作为先进高分子材料的重要组成部分，已广泛应用于家电、汽车、电子电气等各个领域，目前全球PC/ABS合金年产能约在130万吨以上，是全球销售量最大的商业合金，且仍以较快速度在增长，表现在塑料领域非常突出，国际上已经能提供众多的性能各异的PC/ABS合金，以满足汽车、电子电气、办公用品、家庭用品等领域的强劲需求，其中以汽车工业尤为突出，如美国用于汽车工业的PC/ABS合消费量占PC/ABS合金消费总量的47%。
当前世界各大公司仍在不断地开发推出PC/ABS合金新品种，主要集中在：阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等研究方面。今后PC/ABS合金将向高性能和功能化发展，其应用领域将不断拓宽，而对材料进行增强改性的要求已成为世界各国研究的一大热点。
玻璃纤维增强PC/ABS现在应用较广，具有强度高，耐热性高等特点，可以被广泛的应用于家电、汽车、电子电气等领域。然而由于玻璃纤维属于无机材料，其密度较大，制备出的合金材料较重的缺点。
聚酰亚胺是一类主链上含有酰亚胺环的聚合物，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，由于其具有优异的力学性能，热性能，和介电性能，被广泛的应用在航空，航天，军事装备等领域。主要工业化产品包括薄膜，纤维等。作为高性能纤维的一种，聚酰亚胺纤维拥有优异的力学性能和热性能，是许多领域所需要的材料。20世纪60年代以来，以美国，苏联为主的发达国家为此付出了巨大努力以期获得这种可以在150 oC以上长期使用的纤维，其力学强度高，耐热性能好，阻燃性能较佳，是作为复合材料增强体的理想材料。
现有PC/ABS合金技术通过添加各种助剂后，性能损失较大，通过利用玻纤碳纤等纤维进行增强后，其力学性能和热变形温度可以的到大幅提升，但是其冲击强度却会造成一定程度的下降，使其应用面受限。
CN108034215B公开了一种耐高低温交变改性聚酯合金材料及其制备方法，该改性聚酯合金材料包括如下重量份配比的材料：聚碳酸酯20-60份，聚对苯二甲酸丁二醇酯20-60份，玻璃纤维10-50份，增韧剂5-20份，纳米矿物填料0 .5-5份，酯交换抑制剂0 .1-3份，反应型单体0 .5-5份，抗氧剂0 .2-2份，润滑剂0 .2-2份。本发明得到的改性聚酯合金材料具有耐高低温交变性好、机械性能稳定的特点，可用于汽车内、外饰结构件、精密尺寸电子零部件等。
本发明选用在PC/ABS合金材料中加入聚酰亚胺有机纤维，制备高强，高抗冲PC/ABS合金材料。聚酰亚胺纤维的加入不仅可以提高PC/ABS合金材料的力学性能，耐热性，并且可以有效减轻PC/ABS的合金密度，达到减重的目的，通过改变其添加量，可以得到不同强度，用于不同领域的PC/ABS合金材料，同时利用锥形双螺杆挤出机进行共混，其合金内部纤维保留长度高，合金综合性能较佳。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高强高抗冲PC/ABS合金，一方面解决PC/ABS合金材料强度低，尺寸稳定性差的缺点，通过在PC/ABS合金中添加高强高模聚酰亚胺纤维，同时通过锥形双螺杆进行共混挤出，可以显著改善其综合性能。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：提供一种高强减重PC/ABS合金：其特征在于，按重量分数计，包含以下组份：PC树脂 ：60-80份 ；ABS树脂：20-40份；相容剂：2-6份；阻燃剂：5-10份；聚酰亚胺纤维5-30份；离型剂：0.1-1份；抗滴落剂：0.1-1份；。
进一步的，所述的聚碳酸酯的熔融指数为15g/10min-20g/10min。
进一步的，所述的ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂），其含量为20-35份，优选20份。
进一步的，所述的聚酰亚胺纤维为高强高模聚酰亚胺短切纤维或连续纤维的一种。
进一步的，所述的聚酰亚胺短切纤维长度为2-10mm，优选3-6mm。
进一步的，所述的抗滴落剂为SAN包覆性聚四氟乙烯 或聚四氟乙烯的一种或多种。
本发明提供一种制备高强高抗冲减重PC/ABS合金的方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。
进一步的，所述的加工设备为锥形双螺杆挤出机。
进一步的，所述的聚酰亚胺纤维是从侧喂料口加入。
本发明通过添加聚酰亚胺纤维，在大幅提升PC/ABS合金力学性能，耐热性能的同时，可以有效减轻PC/ABS的合金密度，达到减重的目的。同时利用锥形双螺杆挤出机进行共混，其共混效果较好，并可以有效保护纤维原始长度，保持纤维的增强效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例1
一种高强高抗冲PC/ABS合金料，其配方组成如下：
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 4份
磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（3mm） 5份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺3mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度75MPa,热变形温度87℃，弯曲强度110MPa，冲击强度25KJ/m2。
实施例2
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 4份
磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（3mm） 10份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺3mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度89MPa,热变形温度90℃，弯曲强度132MPa, 冲击强度31KJ/m2。
实施例3
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 4份
磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（3mm） 20份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂、按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺3mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度98MPa,热变形温度92℃，弯曲强度150MPa, 冲击强度34KJ/m2。
实施例4
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 4份
磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（3mm） 30份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂、白油按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺3mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度116MPa,热变形温度93℃，弯曲强度174MPa，冲击强度38KJ/m2。
实施例5
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 4份
磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（6mm） 10份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺6mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度92MPa,热变形温度90℃，弯曲强度135MPa，冲击强度32KJ/m2。
实施例6
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
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磷酸三苯酯 5份
聚酰亚胺短切纤维（6mm） 20份
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该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺6mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度101MPa,热变形温度91℃，弯曲强度152MPa，冲击强度35KJ/m2。
实施例7
参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的高强高抗冲减重PC/ABS合金，其由如下重量百分比组成：
PC树脂 80份
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硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该高强高抗冲减重PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺6mm纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度101MPa,热变形温度91℃，弯曲强度152MPa，冲击强度38KJ/m2。
对比例1
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 6份
磷酸三苯酯 5份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该对比样PC/ABS合金制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度58MPa,热变形温度81.5℃，弯曲强度86MPa，冲击强度70KJ/m2。
对比例2
PC树脂 80份
ABS树脂 20份
MBS 6份
玻璃纤维 10份
磷酸三苯酯 5份
硬酯酰硬酯酸酯 0.3份
PTFE 0.4份。
该对比样PC/ABS合金制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，无碱短玻璃纤维从侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金。控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100rpm-250rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。制得高强高抗冲减重PC/ABS合金性能如下：拉伸强度65MPa,热变形温度88℃，弯曲强度96MPa，冲击强度21KJ/m2。
| 拉伸强度（MPa） | 热变形温度(℃) | 弯曲强度（MPa） | 冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） | |
| 实施例1 | 75 | 87 | 110 | 25 |
| 实施例2 | 89 | 90 | 132 | 31 |
| 实施例3 | 98 | 92 | 150 | 34 |
| 实施例4 | 116 | 93 | 174 | 38 |
| 实施例5 | 92 | 90 | 135 | 32 |
| 实施例6 | 101 | 91 | 152 | 35 |
| 实施例7 | 120 | 91 | 152 | 38 |
| 对比例1 | 58 | 81.5 | 86 | 70 |
| 对比例2 | 65 | 88 | 96 | 21 |
由表1可以看出，本发明将聚酰亚胺纤维添加进入PC/ABS合金，通过锥形双螺杆进行共混，制备出的PC/ABS合金，其拉伸强度、弯曲强度、热变形温度均大幅提升，强于普通PC/ABS材料，在拉伸，热变形温度，弯曲强度上，相同含量的聚酰亚胺纤维增强的PC/ABS合金也高于相同含量玻璃纤维增强的PC/ABS合金。
本发明的一种高强、高抗冲PC/ABS合金的制备方法，采用锥形双螺杆挤出工艺制备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点；更加适用于对温度，强度和减重要求较高的领域。
Claims (10)
1.一种高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，其包含以下组份：
PC树脂 60-80份
ABS树脂 20-40份
相容剂 2-8份
阻燃剂 5-15份
聚酰亚胺纤维 5-30份
离型剂 0.1-1份
抗滴落剂 0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，所述PC树脂（聚碳酸酯）的熔融指数为10 g/10min-20 g/10min。
3.根据权利要求1所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，所述ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂），其含量20份。
4.根据权利要求1所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维为高强高模聚酰亚胺短切纤维或连续纤维的一种。
5.根据权利要求4所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，所述聚酰亚胺短切纤维长度为2-10 mm，优选3-6 mm。
6.根据权利要求4所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于，所述聚酰亚胺连续纤维为无捻或加捻的一种，优选无捻聚酰亚胺纤维。
7.根据权利要求1所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于所述阻燃剂为对苯二酚双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(磷酸二苯酯)或双酚A-双(磷酸二苯酯)中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于所述的抗滴落剂为SAN包覆性聚四氟乙烯 或聚四氟乙烯的一种或多种。
9.根据权利要求1或8所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料，其特征在于所述的相容剂马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）、苯乙烯-马来酸酐(SMA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)或ABS高胶粉的一种或多种。
10.根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的高强高抗冲PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚碳酸酯、ABS、相容剂、阻燃剂、离型剂、抗滴落剂按照比例进行称量后加入高速混合机中进行搅拌，将混合后的物料从锥形双螺杆的主喂料口加入，聚酰亚胺纤维经侧喂料口加入，经挤出、造粒、风干后得到高强高抗冲PC/ABS合金；控制挤出加工温度为220℃-245℃，螺杆转速为100 rpm-250 rpm，主喂料频率为3.0-4.5Hz。
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| CN115418093A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-12-02 | 广东超邦科技有限公司 | 一种高强度塑胶玩具生产工艺 |
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| CN108948735A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-07 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 非连续聚酰亚胺长纤增强热塑性树脂基复合材料及其制备方法 |
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